热工学基础

热工学基础

第一章 工质与热力系统

1、工质：各种形式能量的转换或转移，通常都要借助一种携带热能的工作物质来完成，这种工作物质称为工质。

2、温度：实用温标（t ）、理论温标（T ） t=T —273.15

3、准静态过程、可逆过程及其联系与区别 准静态过程：若过程进行的极其缓慢，则系统在每一瞬间的状态无限接近平衡状态，或者说，只是无限小的偏离平衡状态，该过程则为准静态过程。 可逆过程：系统在经历某一过程之后沿原路线方向进行，若系统和外界都能够回复到它们各自的最初状态，这过程成为可逆过程（它是指可能性，不是指必须回到最初状态的过程）。

联系与区别：可逆过程必定是准静态过程，而准静态过程未必是可逆过程。它只是可逆过程的条件之一，没有机械摩擦损失的准静态过程是可逆过程，可逆过程是准静态过程的进一步理想化。

4、系统储存能=系统内部储存能（内能）+系统外部储存能（动能和位能）

5、功量和热量：功量是除温度差外，不平衡势差作用下外界传递的能量，包括膨胀功和轴功；热量是热力系统通过边界与边界交换的能量中除了功的部分，是外界与系统之间所传递的能量，不是系统本身具有的能量。

第二章 热力学第一定律

1、热力学第一定律：主要说明热能与机械能在转换过程中能量守恒。

2、热力学第一定律的基本表达式：输入系统的能量—系统输出的能量=系统储存能的变化

3、闭口系统热力学第一定律解析式：Q=△U+W ；对于1千克工质：q=△u+w ；对于微元热力过程：w du q δδ+=

4、焓：是物质进出开口系统时带入或带出的热力学能与推动功之和，是随物质一起转移的能量，它是宏观的状态参数，同时存在于闭口系统中。H=u+pv(j ／kg)

5、5kg 气体在热力过程中吸热70kj,对外膨胀做功50kj 。该过程中内能如何变化，每千克气体内能的变化为多少？（p17例2-1、2-2）

6、2Kg 气体在压力0.5Mpa 下定压膨胀，体积增大了0.12m 2，同时吸热60kj.求气体内能的变化。（p24 5题、7题）

第三章 理想气体的热力性质及热力过程

1、理想气体：两个假设：一是气体分子本身不占有体积；二是气体分子间没有互相作用力

2、理想气体状态方程式：pv=RT ；R=M R 0=M

8314

；R ：气体常数，与气体的种类有

关，与状态无关：R 0：通用气体常数

3、比定容热容C V ；比定压热容C P ；R=C P -C V ；比热容比：K=C P ／C V

4、内能和焓的计算 内能：△u= C V （T 2-T 1）（定容推出）；焓：△h=C P （T 2-T 1）(定压推出)

5、定容过程 膨胀功为零，能量Q V =△u= C V （T 2-T 1）

6、定压过程（气体与外界交换的热量等于焓的变化） 热量q=C P （T 2-T 1）= △h 功 w=p(v 2-v 1)=R （T 2-T 1）

7、等温过程（气体与外界交换的热量等于过程中交换的功量）w=q=RTln 1

2

v v

8、绝热过程（定熵过程）无热交换q=0 功w=1

-k R

（T 2-T 1）

9、多变过程 功w=1-n R （T 2-T 1） 热量q= C V （T 2-T 1）+1-n R （T 2-T 1）=1

--n k

n C V

（T 2-T 1） 10、求压力为0.5Mpa 、温度为170℃时氮气的比体积、密度及千摩尔容积。（p27,例一）

11、质量为5Kg 的氧气、在30℃的温度下等温压缩，容积由3m 3变成0.6 m 3，问该过程中工质吸收或放出多少热量？输入或输出了多少功量？内能、焓的变化为多少？（p48 7题）

12、为了实验容器的强度，必须使容器壁受到比大气压高0.1 Mpa 的压力，为此压力等于大气压力、温度为13℃的空气充入受实验的容器内，然后关闭气阀门对空气加热。已知大气压力Pb=101.3KPa 。试问， 空气的温度加热到几度？空气的内能、焓的变化各为多少？（p48 8题）

第四章 热力学第二定律

1、热力循环按产生的效果可分为正循环和你循环

2、正循环及其热效率：使热能转变为机械能的循环称为正循环；机械功与付出

的热量的比值称为热效率，即-

=1t η12q q =1

0q w =12

1q q q -

3、逆循环及其性能系数：消耗机械能，是热量从低温物体传祥高温物体的循环称为逆循环；制冷系数2121q q q -=ε 供热系数2

11

2q q q -=ε 制冷系数与供热系

数121εε+=

4、热力学第二定律的表述：a 、克劳修斯表述：不可能把热量从低温物体传向高

温物体而不引起其他变化；b 、开尔文-普朗克表述：不可能制造只从一个热源取得热量使之完全变为机械功而不引起其他变化的循环发动机。

5、卡诺循环：是一个理想的热力循环，由两个可逆的定温过程和两个可逆的绝热过程组成。

6、卡诺循环热效率：1

2

.1T T c t -

=η 三个结论：①、卡诺循环热效率仅取决于热源温度T1和冷源温度T2，而与工质

的性质无关；②、卡诺循环热效率永远小于。因为T1=无穷或者T2=0不可能达到；③、当T1=T2时，卡诺循环热效率为0。

7、你卡诺循环：逆向的卡诺循环。逆卡诺循环制冷系数：

2

12

2121.T T T q q q c -=-=ε ；

逆卡诺循环供热系数：=-=

2112.q q q c ε 2

11

T T T -

两个结论：①、逆卡诺循环热效率仅取决于热源温度T1和冷源温度T2；②逆卡诺循环制热系数总是大于1，制冷系数可以大于1、等于1或小于1。

8、卡诺定理：①、在同为热源和同温冷源之间工作的一切热机，可逆热机的热效率最高；②在同为热源和同温冷源之间工作的一切可逆热机，不论采用什么工质，其热效率均相等

9、利用逆卡诺循环工作的热泵为一住宅的采暖设备。已知室外温度为-10℃，为使住宅室内保持在20℃，每小时供给105KJ 的热量。试求：⑴该热泵每小时从室外吸取的热量；⑵热泵所需功率；⑶若直接用电炉取暖，电炉的功率应为多少？（P54 例一）

10、有一汽轮机工作于500℃及环境温度30℃之间。试求：⑴该热极可能达到的最高热效率；⑵若从热源吸热10000KJ ，则该热极能产生多少净功？（P54 例2）